深度錯覺作業

作品主題:「偽。全息投影」
引言
    本次作業的主題為製作具有立體感之作品,讓我回想起之前在因緣際會下看過此類型偽全息投影成品的影片,一方面驚艷於小金字塔內的立體投影之生動,另方面也對其影片剪接的過程中採用四個方向的觀點(表演者的前、後、左及右四個方向),而非尋常設計立體圖案時使用同一方向但略有偏差的觀點,此方法如何產生立體知覺備感興趣,因此,本次作業的主題採用「偽。全息投影」之設計,透過實際製作的方式,以及分析其物理、知覺上的作用機轉,增加對於立體知覺之理解與應用。
原理簡介
全息攝影時常被稱為三維攝影,但實質上並非精確之描述,因其並非記錄該物件的所有面向資訊,而是紀錄光線與此物件互動之整體狀況,從而利用投影之方式呈現。當一光線照射於特定物件上時將產生散射,而此散射與同一光源的參考彼此疊加時產生干涉,而於紀錄介質上產生隨機的圖樣,如圖一所示。

<圖一、全息攝影示意圖>
全息投影則反向操作此程序,提供與原始紀錄相同之參考光,此參考光照射於紀錄媒介時,將與媒介上之隨機圖樣產生繞射,從而將原始物件散射之光重現。依據光的線性特質,當視網膜接收到光線進入時,將假定其來自於線延伸處,因此於紀錄媒介後產生虛像,且因其記錄了物件反射光與參考光之整體狀況,因此虛像有如真實物件存在般具有立體感,如圖二所示。

<圖二、全息投影示意圖>
然而本次所使用的「偽。全息投影」並非應用上述之光學干涉、繞射原理,而是單純利用光的線性關係,將螢幕上的影像藉由塑膠墊片反射到視網膜上,致使觀察者產生光源來自於塑膠墊片後方的錯覺,如圖三所示。
<圖三、偽。全息投影示意圖>
此方法可以使觀察者產生物體存在於塑膠墊片之後的錯覺,但因其僅能呈現二維空間的影像,理論上不具三維空間的立體感,因此推論尚有其他原因影響此立體知覺的產生,往後將以討論與簡易實驗的方式,逐步釐清可能原因。
製作過程與材料
    本次作業所製作之「偽。全息投影」主體結構為一透明的金字塔型,所需材料與工具包含:
1.    塑膠墊片:構成作品之本體,可於文具店購得,單價約新台幣5元。
2.    透明膠帶:銜接本體縫隙之用。
3.    A4白紙:用以繪製紙型,以便設計與剪裁使用。
4.    剪刀:用於剪裁透明墊片。
5.    尺:用以量測長度及繪製紙型。
6.    圓規:用以繪製紙型。
製作流程:
一、繪製紙型:
1.    A4白紙上繪出半徑為6公分的圓,並標記此圓之圓心。
2.    於圓內繪製四個底為7公分,腰為6公分的等腰三角形。
3.    於任一個等腰三角形的底部,繪製一個邊常為7公分的正方形。
藍色實線部分為需剪下的區域,紅色虛線處為摺疊的區域。
一、塑膠墊片處理:
1.    剪裁:將紙型覆蓋於塑膠墊片上,可使用迴紋針協助固定,使用剪刀將紙型剪下。
二、本體組裝:
1.    折疊:依紙型折現處折疊塑膠墊片,以便促成金字塔型的結構。
2.    黏貼:使用透明膠帶連接塑膠墊片的邊緣及底部部分,完成金字塔型的結構。

一、影片處理:可使用現成影片,或者使用MMD軟體與影片剪接軟體,自行剪接。(本次作品使用網路現成影片)
二、投影:將螢幕放置於金字塔的頂端,另尖端指向螢幕之中心,即可完成投影。可自行製作腳架以便於撥放,並調暗環境燈光,以增加投影之效果。
結果
本次作品的結果以影片呈現,詳見https://www.dropbox.com/s/bh0rb07n3yl1en7/VIDEO0013.mp4
討論
    由於上述物理光學之原理,此金字塔的結構可將螢幕上的影線反射至觀察者眼中,並於塑膠墊片後(即為金字塔內)處產生實體存在的錯覺,但其僅將螢幕呈現的二維畫面投射於金字塔中,理應不至於產生立體知覺,為釐清其影響的因素,以下將以幾個簡單問題討論的形式,逐步釐清可能性。
一、「單眼觀察與雙眼觀察有無差異?」
    於實際觀察中發現,單眼觀察與雙眼觀察並無差異,且搜尋其他範例的影片,觀察影片也能產生立體知覺,因此推測雙眼視差並非影響此現象的因素。
二、「使用單一方向的影片,以及使用四個方向的影片,有何差異?」
    於實際觀察中發現,使用單一方向的影片(遮蔽其它三個方向),以及使用四個方向的影片,不影響觀察者在單一方向所看到的影像,換言之,只要觀察者不移動到側邊或其他方向,使用部分影片與使用完整影片,觀察到的結果是一致的,因此推測四個影片對於觀察者的影響是彼此獨立,並且與立體知覺無關。
三、「此影片本身呈現的特質,有無其他單眼線索存在?」
    於實際觀察中發現,此影片使用的是3D人物繪圖的方式製作,推測其可能利用Light-form-above heuristic assumption,強調光影的效果,從而增加人物本身的立體感;此外,由於是影片的方式呈現,因此人物在動態過程中產生的遮蔽效果、轉身移動時提供的視覺線索(類似於motion parallax)以及可呈現出人物背面與側面影像的特質,皆可令人產生其為三度空間的立體知覺。
四、「其它可能影響的因素?」
    於自己的觀察及與朋友討論後之結果,我認為即便只有一個方向的影片也可以呈現立體效果,但是如果觀察者跨越單一方向觀點的話則會露出破綻;反之,如果觀察者跨越二個觀察方向以上,並且能看到該物件不同面向的話,則可加強此立體知覺的感受。如正面可以看到舞者的正面,而移動到側面時,可以看到舞者的側面,相較於只看到一個平面的影像,此種方式可加強觀察者對於其立體知覺的效果。
    另試與其它雙眼視差的設計比較,此種做法的成本與技術層次較低,也相對容易應用手邊的材料製作,且不需額外配戴主動或被動分光眼鏡,提升應用的便利性;唯獨較需要技術的為影片剪接的部分,但可透過專門的程式以及影片剪接方式達成,且網路上有多有現成資源與教學可用。就品質而言,在背景光線夠暗及觀察角度適當的前提下,此種設計可以有不錯的投影效果。
    總結而言,我認為此設計產生立體知覺的原因,與雙眼視差的相關性較低,與單眼視覺線索特別是光影應用以及觀察角度較為相關。此種方式相較於其它設計,有製作簡易且效果顯著的特質,儘管影片需特別製作,但取材與技術層次皆可應用生活周邊的工具達成,無需特殊儀器或者器材。此種設計方式有若干限制,包含投影時造成的縮放可能引起扭曲或失真、人物與背景之間容易產生破綻,以及其投影品質可能不佳(如果放大影像,可能造成投影精密度不足而造成失真),以及目前使用的影片背景為單一色調,未來也許可朝向其他類型背景,以及增加投影品質等方向改良。
參考資料
一、Wikipedia。全息攝影。網址:http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%85% A8%E6%81%AF%E6%91%84%E5%BD%B1
二、Mobile 1。蝴蝶機~也可以DIY~3D立體投影!!!!GARGINE。網址:http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=566&t=3461454
三、Youtube。初音未 全息投影 -bye bye。網址:http://www.youtube.com/watch?v=qYX1zJso9q8







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